神奇的橈腳類(copepod)


你知道海綿寶寶裡面的皮老闆,就是橈腳類嗎?“皮”就來自浮游生物的英文”Plankton” 



橈腳類就是海洋中浮游動物的最大宗,基本上隨便撈一杯海水放到顯微鏡打下,看到會跳來跳去的生物八成是橈腳類。

(By Richard Kirby https://twitter.com/planktonpundit/status/1052982203687346176)


他前端長長的觸角,就像是天線,可以感受物理跟化學訊號。雖然沒有大腦,可是有很複雜的行為:


有的雄橈腳類可以感受到雌橈腳類游動所產生的壓力波,然後循著方向去千里尋妻。
有的橈腳類可以感受到掠食者的分泌物的化學訊號,只要放入曾經有放過魚的水箱,就會做出避敵的日夜垂直遷移(diel vertical migration)行為。


(Kunstformen der Natur (1904), plate 56: Copepoda)


不要以為橈腳類沒有大腦就什麼都吃,他的充滿纖毛口部結構(顎)既可以當槳又可以當篩子,厲害到讓他可以挑食!!他可以先快速地揮動製造水流,把食物顆粒帶靠近嘴巴,然後“嚐嚐”水中的化學分子看喜不喜歡,喜歡的話就把纖毛都張開像大梳子一樣讓水流變慢,慢慢吃如果不喜歡,就把纖毛都合起來變成像槳一樣,把討厭的東西快速往外推。

 

橈腳類的彈跳能力十分驚人,雖便跳跳都是自己身高的十倍!當橈腳類感受到掠食者靠近的時候,他可以在毫秒之內做出反應,是一千分之一秒啊!他在逃難的瞬間速度更可以達到每秒自己身高三百倍以上!


橈腳類逃難行為十分複雜,大體上是上先轉彎再跳走,而且還男女有別,公的游得久,母的轉身角度大。這一切都是在毫秒之下發生,在顯微鏡下用肉眼看好像只是從A瞬間移動到B,但用高速攝影放慢一千倍,去看其實是先華麗的轉身,然後跳游,跳游,跳游。有的饒腳類,還會跳出水面,像飛魚一樣!

(https://copepods.com/blogs/copepods-com/copepod-speed-and-strength)


我的論文的最後一章就是在模擬橈腳類在低氧環境和水母掠食雙重壓力下兩難的選擇。下面沒氧氣,上面有水母在下面的時候不游快一點無法離開低氧區會窒息,但真的游很快不僅加速消耗氧氣又會增加碰到水母的機率,真的是游快也不是游慢也不是,要怎麼辦才能趨吉避凶?

 

我的論文模型的時間尺度是秒,空間尺度是公分,模擬一千隻橈腳類在1x1x20公尺的水柱游6小時,用我的mac pro要算快三天,如果是太舊的電腦還會當機。這個尺度對海洋模型來說算非常細,大部分的海洋模型都是算小時公里或公尺的,可是我的模型對描述橈角類的行為來說還是很粗,粗了一千倍。我用四核心電腦去模擬這個沒有大腦的無脊椎生物,居然是這麼心有餘而力不足。人類的微小,從認識海洋知道。


(慶祝畢業,吃橈腳類餅乾)


我研究橈腳類,因為他是海洋食物鏈中很重要的一環,很多魚(至少小時候)都吃橈腳類。如果浮游植物像海裡的米,橈腳類就像海裡的肉,撐起龐大的食物鏈。如果以人類角度來說,我們會希望海洋基礎生產力流向魚,也就是傳統的浮游植物->浮游動物->魚。


不過因為全球暖化,海洋污染優養化,食物鏈組成改變,浮游植物->浮游動物->水母 在很多海域的比例變得約來越高。我最常被問的問題就是有沒有方法可以移除水母?這個答案可說有可說沒有,因為這個現象出現主因是人類的干預造成生態失衡,所以真正的藥方其實也是人類。


日本越前水母大爆發
(日本越前水母大爆發https://copepods.com/blogs/copepods-com/copepod-speed-and-strength)

扯遠了,我是想要介紹我心目中第二神奇的海洋生物橈腳類(第一名當然是水母)。

下次如果看到,不要說成是跳蚤了。


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